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Wenn grüner Wasserstoff dem Klima schadet

Nach der E-Mobilität gilt grüner, mit Ökostrom gewonnener Wasserstoff als "the next big thing". Bis Jahresende will die Bundesregierung eine Wasserstoff-Strategie vorlegen. Wenn damit aber nicht ein immenser Ausbau der Erneuerbaren einhergeht, wird der Wasserstoff dem Klima schaden, mahnt der Ökoversorger Greenpeace Energy.


Schematische Darstellung des alkalischen Druckelektrolyseurs in Grenzach-Wyhlen.
Grundlage der Wasserstoffwirtschaft: Ein Elektrolyseur zerlegt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. (Grafik: ​Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg)

Wer sein Elektroauto klimafreundlich betanken will, muss das mit Ökostrom tun. Klar. Das gilt aber auch für Anlagen, die mit Strom elektrolytisch Wasserstoff gewinnen und diesen grünen Stoff dann ins Gasnetz einspeisen oder daraus per Power-to-Liquid (PtL) synthetischen Kraftstoff gewinnen.

Das Problem dabei: So ein Wasserstoff-Elektrolyseur arbeitet lediglich im Megawattbereich. Bundesweit sind gegenwärtig 35 Power-to-Gas- und Methanisierungs-Anlagen mit einer Gesamtleistung von rund 30 Megawatt in Betrieb. Um so etwas betreiben zu können, muss man sich eigentlich einen eigenen Windpark leisten können. 

Grünes Gas herzustellen ist noch ziemlich ineffizient und teuer. Die Kilowattstunde erneuerbarer Wasserstoff kostet derzeit das Zehnfache von Erdgas. Da sollte wenigstens der eingesetzte Strom billig sein. An der Börse ist das der Fall, wenn um die Mittagszeit viel grüner Strom im Netz ist.

Aber selbst da sank die CO2-Intensität des deutschen Strommixes in diesem Jahr, wie das "Agorameter" des Thinktanks Agora Energiewende ausweist, nur an wenigen Tagen unter die Grenze von 200 Gramm CO2 je Kilowattstunde. Die meiste Zeit des Tages und des Jahres ist der Strom deutlich klima"schmutziger".

"Damit das Gas wirklich grün ist, müssen die dafür nötigen Elektrolyseure auch mit grünem Strom laufen", betont Marcel Keiffenheim von Greenpeace Energy dieser Tage in Berlin bei der Vorstellung einer Studie vom Beratungsunternehmen Energy Brainpool. Werde bei der Herstellung des Wasserstoffs hingegen Kohlestrom mit hohen CO2-Emissionen genutzt, "hilft dieser Wasserstoff dem Klimaschutz nicht, sondern befeuert die Klimakrise", macht Keiffenheim klar.

Wasserstoff fördern, ohne Erneuerbare auszubauen?

Politik und Ökobranche wissen hier einen Ausweg: den grünen Überschuss-Strom. 2018 wurden rund 5,4 Milliarden Kilowattstunden Ökostrom abgeregelt – also praktisch "weggeworfen" –, weil sie nicht durch die Netze passten.

Daraus hätten sich nach Angaben der Initiative "Zukunft Erdgas" theoretisch bis zu rund 2,8 Milliarden Kilowattstunden synthetisches Methan erzeugen lassen. Diese Menge soll ausreichen, um den Wärmebedarf von etwa 165.000 Haushalten zu decken, was ungefähr der Stadt Bonn entspricht.

Aber selbst davon ist Deutschland meilenweit entfernt. Die 35 bestehenden Anlagen erzeugen, gibt der Gasverein an, jährlich 50 Millionen Kilowattstunden grünes Gas. Das sind nicht einmal zwei Prozent der Menge, die möglich wäre, wenn man den abgeregelten Ökostrom voll ausnutzen würde.

Gleichzeitig sind die 50 Millionen weniger als ein Fingerhut voll verglichen mit dem, was an Öko-Gas nötig wäre, um Deutschland völlig zu dekarbonisieren. Laut der Brainpool-Studie für Greenpeace Energy liegt der Bedarf an grünem Wasserstoff und daraus hergestellten Treibstoffen in einen hundertprozentig erneuerbaren Energiesystem bei jährlich knapp 1,1 Billionen Kilowattstunden, dem 20.000-Fachen der heutigen Erzeugung.

Sind dafür die immensen Mengen Grünstrom künftig nicht verfügbar, haben die Verfechter einer Wasserstoffwirtschaft ein veritables Klimaproblem am Hals. Für Keiffenheim setzt die Bundesregierung mit ihrem aktuellen Klimaschutzpaket da völlig falsche Signale. "Zwar will sie endlich Wasserstoff fördern, zugleich vernachlässigt die Politik sträflich den Ausbau der Wind- und Solarenergie", warnt er.

Vorschlag für "energiewendedienlichen" Wasserstoff-Pfad

Um das grüne Gas klimapolitisch nicht in Bedrängnis zu bringen, plädiert Greenpeace Energy zunächst für einen "energiewendedienlichen" Ausbau der Wasserstoff-Elektrolyse. Die Anlagen sollten, betont Keiffenheim, nur dann laufen und auch gefördert werden, wenn das energie- und volkswirtschaftlich sinnvoll ist – und auf keinen Fall in Zeiten eines hohen CO2-Ausstoßes im Strommix.

Dazu könnte man sich, so geht der Vorschlag weiter, an der Preisentwicklung an der Strombörse orientieren. Dort ist der Strompreis meist dann niedrig, wenn der Anteil des erneuerbaren Stroms besonders hoch ist.

Nach Berechnungen von Greenpeace Energy könnten die Wasserstoff-Elektrolyseure dann um die 3.000 Betriebsstunden im Jahr erreichen, ohne dass sich ihre Klimabilanz entscheidend verschlechtert. Damit sich die Erzeugung auch wirtschaftlich rechnet, müsste es nach Ansicht des Ökostromers entweder eine Förderung geben oder es müssten bisher auf den Stromverbrauch zu zahlende Umlagen oder Abgaben erlassen werden.

Würde ein solches Förderregime bis 2025 gelten, wäre ein Hochlauf der Erzeugungskapazität von grünem Wasserstoff auf rund 2.000 Megawatt möglich, ist sich Keiffenheim sicher. "Aus industriepolitischer Sicht macht das absolut Sinn." Er schränkt aber auch ein: "Kommt der schnelle Ausbau der Erneuerbaren nicht, wären wir nicht dafür, die Elektrolysierung massiv auszubauen, weil das dem Klimaschutz schadet."

Langfristig würden sich in Deutschland 107.000 bis 115.000 Megawatt Wasserstoff-Elektrolyse rechnen, prognostiziert Studien-Mitautor Fabian Huneke von Energy Brainpool. Der Preis für die Kilowattstunde grünen Gases werde dann zwischen 6,3 und 8,1 Cent liegen. Beim heutigen Import-Erdgas seien es dagegen zwei Cent. Auch der daraus gewonnene "fossile" Wasserstoff sei nicht viel teurer.

Hälfte der grünen Energie muss importiert werden

In der Studie macht Energy Brainpool übrigens klar, dass die 1,1 Billionen Kilowattstunden Wasserstoff und "Synthetic Fuels" zur Dekarbonisierung Deutschlands allein nicht ausreichen. Zu dem Bedarf in Verkehr, Industrie und Gebäuden, wo fossile Energieträger nicht direkt durch erneuerbaren Strom ersetzt werden können, kämen weitere 959 Milliarden Kilowattstunden, um das heutige Stromsystem klimaneutral umzustellen. Alles in allem beziffert Fabian Huneke den Endenergiebedarf eines Deutschlands mit netto null Klima-Emissionen auf 1,6 Billionen Kilowattstunden, etwa zwei Drittel des heutigen Verbrauchs.

Diesen Bedarf allein aus heimischen Quellen zu decken, hält Huneke für eindeutig "utopisch". Auch in einer erneuerbaren Energiewelt könne Deutschland nicht energieautark sein. Laut der Studie müsste die Bundesrepublik 846 Milliarden Kilowattstunden, also etwas mehr als die Hälfte des künftigen grünen Energiebedarfs, dann aus Importen decken.

Selbst diese knapp fünfzigprozentige Energieautarkie stellt in den Augen des Energieexperten aber einen Fortschritt dar. Denn gegenwärtig, so Huneke, versorge sich Deutschland nur zu 30 Prozent aus eigenen Quellen mit Energie. Ein grünes Energiesystem bedeute also am Ende auch mehr Unabhängigkeit.

Ob die Bundesregierung den Ruf nach deutlich mehr Ökostrom erhört, damit der Wasserstoff grün wird, ist allerdings fraglich. Wirtschaftsstaatssekretär Andreas Feicht machte jüngst in einer Expertenrunde klar, dass es bei der nationalen Wasserstoffstrategie eher um eine, so wörtlich, "industriepolitische Weichenstellung" geht und weniger um Klimaschutz.

Der Plan lautet im Kern, die Grünes-Gas- und Grüner-Kraftstoff-Technologien als neuen Exportschlager zu entwickeln – und damit dann die Rechnungen für die Energieimporte zu bezahlen.

Oder einfacher gesagt: Nicht mehr Autos gegen Öl, sondern grüne Technik gegen grüne Energie.

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